Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Finite Element Analysis of Electrically Excited Quartz Tuning Fork Devices

Quartz Tuning Fork (QTF)-based Scanning Probe Microscopy (SPM) is an important field of research. A suitable model for the QTF is important to obtain quantitative measurements with these devices. Analytical models have the limitation of being based on the double cantilever configuration. In this paper, we present an electromechanical finite element model of the QTF electrically excited with two free prongs. The model goes beyond the state-of-the-art of numerical simulations currently found in the literature for this QTF configuration. We present the first numerical analysis of both the electrical and mechanical behavior of QTF devices. Experimental measurements obtained with 10 units of the same model of QTF validate the finite element model with a good agreement.

Estrategies per la inversió tridimensional de dades magnetotel.lúriques:

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Dublin Institute for Advanced Studies, Irlanda, entre setembre i desembre del 2009.En els últims anys s’ha realitzat un important avanç en la modelització tridimensional en magnetotel•lúrica (MT) gracies a l'augment d’algorismes d’inversió tridimensional disponibles. Aquests codis utilitzen diferents formulacions del problema (diferències finites, elements finits o equacions integrals), diverses orientacions del sistema de coordenades i, o bé en el conveni de signe, més o menys, en la dependència temporal. Tanmateix, les impedàncies resultants per a tots els valors d'aquests codis han de ser les mateixes una vegada que es converteixen a un conveni de signe comú i al mateix sistema de coordenades. Per comparar els resultats dels diferents codis hem dissenyat models diferents de resistivitats amb estructures tridimensional incrustades en un subsòl homogeni. Un requisit fonamental d’aquests models és que generin impedàncies amb valors importants en els elements de la diagonal, que no són menyspreables. A diferència dels casos del modelització de dades magnetotel.lúriques unidimensionals i bidimensionals, pel al cas tridimensional aquests elements de les diagonals del tensor d'impedància porten informació sobre l'estructura de la resistivitat. Un dels models de terreny s'utilitza per comparar els diferents algoritmes que és la base per posterior inversió dels diferents codis. Aquesta comparació va ser seguida de la inversió per recuperar el conjunt de dades d'una estructura coneguda.

An Engineering Solution for using Coarse Meshes in the Simulation of Delamination with Cohesive Zone Models

This paper presents a methodology to determine the parameters used in the simulation of delamination in composite materials using decohesion finite elements. A closed-form expression is developed to define the stiffness of the cohesive layer. A novel procedure that allows the use of coarser meshes of decohesion elements in large-scale computations is proposed. The procedure ensures that the energy dissipated by the fracture process is correctly computed. It is shown that coarse-meshed models defined using the approach proposed here yield the same results as the models with finer meshes normally used in the simulation of fracture processes

A mixed finite element method for nonlinear diffusion equations

We propose a mixed finite element method for a class of nonlinear diffusion equations, which is based on their interpretation as gradient flows in optimal transportation metrics. We introduce an appropriate linearization of the optimal transport problem, which leads to a mixed symmetric formulation. This formulation preserves the maximum principle in case of the semi-discrete scheme as well as the fully discrete scheme for a certain class of problems. In addition solutions of the mixed formulation maintain exponential convergence in the relative entropy towards the steady state in case of a nonlinear Fokker-Planck equation with uniformly convex potential. We demonstrate the behavior of the proposed scheme with 2D simulations of the porous medium equations and blow-up questions in the Patlak-Keller-Segel model.

Bio-based composites from stone groundwood applied to new product development

This paper deals with the product design, engineering, and material selection intended for the manufacturing of an eco-friendly chair. The final product is expected to combine design attributes with technical and legal feasibility with the implementation of new bio-based materials. Considering the industrial design, a range of objectives and trends were determined after setting the market requirements, and the final concept was proposed and modeled. The product geometry, production technology, and legal specifications were the input data for product engineering. The material selection was based on the technical requirements. Polypropylene (PP) composite materials based on coupled-fiberglass, sized-fiberglass, and coupled-stone ground wood reinforcements were prepared and characterized. Final formulations based on these PP composites are proposed and justified

Likelihood-based approaches to modeling demand for medical care

We review recent likelihood-based approaches to modeling demand for medical care. A semi-nonparametric model along the lines of Cameron and Johansson's Poisson polynomial model, but using a negative binomial baseline model, is introduced. We apply these models, as well a semiparametric Poisson, hurdle semiparametric Poisson, and finite mixtures of negative binomial models to six measures of health care usage taken from the Medical Expenditure Panel survey. We conclude that most of the models lead to statistically similar results, both in terms of information criteria and conditional and unconditional prediction. This suggests that applied researchers may not need to be overly concerned with the choice of which of these models they use to analyze data on health care demand.

Elements of algebraic geometry and the positive theory of partially commutative groups

The first main result of the paper is a criterion for a partially commutative group G to be a domain. It allows us to reduce the study of algebraic sets over G to the study of irreducible algebraic sets, and reduce the elementary theory of G (of a coordinate group over G) to the elementary theories of the direct factors of G (to the elementary theory of coordinate groups of irreducible algebraic sets). Then we establish normal forms for quantifier-free formulas over a non-abelian directly indecomposable partially commutative group H. Analogously to the case of free groups, we introduce the notion of a generalised equation and prove that the positive theory of H has quantifier elimination and that arbitrary first-order formulas lift from H to H * F, where F is a free group of finite rank. As a consequence, the positive theory of an arbitrary partially commutative group is decidable.

Simulación de fluidos inmiscibles con el Particle Finite Element Method (PFEM)

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia en el Centro Internacional de Métodos Computacionales en Ingeniería (CIMEC), Argentina, entre febrero y abril del 2007. La simulación numérica de problemas de mezclas mediante el Particle Finite Element Method (PFEM) es el marco de estudio de una futura tesis doctoral. Éste es un método desarrollado conjuntamente por el CIMEC y el Centre Internacional de Mètodos Numèrics en l'Enginyeria (CIMNE-UPC), basado en la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes en formulación Lagrangiana. El mallador ha sido implementado y desarrollado por Dr. Nestor Calvo, investigador del CIMEC. El desarrollo del módulo de cálculo corresponde al trabajo de tesis de la beneficiaria. La correcta interacción entre ambas partes es fundamental para obtener resultados válidos. En esta memoria se explican los principales aspectos del mallador que fueron modificados (criterios de refinamiento geométrico) y los cambios introducidos en el módulo de cálculo (librería PETSc, algoritmo predictor-corrector) durante la estancia en el CIMEC. Por último, se muestran los resultados obtenidos en un problema de dos fluidos inmiscibles con transferencia de calor.

Gender based-violence at Universities

Estudi realitzat a partir d’una estada al Center for Lifelng Learning de l’ University of Warwick, entre 2006 i 2008. Aquesta recerca es centra en l'estudi del fenomen de la violència de gènere a les universitats. Recerques prèvies ens indiquen que la violència de gènere afecta a tot tipus de dones, de totes les cultures, edats, estatus professionals i nivells educatius. També es constata que aquesta violència no només es dóna en l'àmbit domèstic, sinó també en diferents àmbits socials, incloses les institucions educatives. La literatura científica sobre aquesta temàtica de països com Estats Units o Canadà ha incidit en com també trobem aquest fenomen en els contextos universitaris. A Europa s'ha fet molt poca recerca centrada en analitzar la violència de gènere que afecta a les dones a les universitats. Amb aquest estudi s'ha explorat la literatura científica existent a nivell mundial sobre aquesta temàtica, s'ha analitzat el tractament d'aquesta problemàtica a nivell de legislacions i recomanacions institucionals, principalment a nivell de l'Estat espanyol, de Catalunya i d'organismes internacionals, i s'han analitzat pràctiques en el tractament d'aquesta problemàtica en diferents universitats del Regne Unit. Per altra banda, s'ha incidit en l'estudi del impacte que diferents formes de violència de gènere té en els processos formatius i en els projectes professionals de dones a les universitats. Així mateix, s'han analitzat elements claus de pràctiques a les universitats del Regne Unit en la implementació de polítiques contra l'assetjament sexual que afecta a les dones. La identificació d'aquests elements s'orienta a aportar recomanacions claus per a la implementació de mesures orientades a la prevenció i la superació de diferents formes de violència que afecta a les dones a les universitats.

Innovació tecnològica a la construcció subterrània

Report for the scientific sojourn carried out in the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) –state agency – from February until November 2007. The work within the project Technology innovation in underground construction can be grouped into the following tasks: development of the software for modelling underground excavation based on the discrete element method - the numerical algorithms have been implemented in the computer programs and applied to simulation of excavation using roadheaders and TBM-s -; coupling of the discrete element method with the finite element method; development of the numerical model of rock cutting taking into account of wear of rock cutting tools -this work considers a very important factor influencing effectiveness of underground works -.

Discontinuous Galerkin methods for the one-dimensional Vlasov-Poisson system

We construct a new family of semi-discrete numerical schemes for the approximation of the one-dimensional periodic Vlasov-Poisson system. The methods are based on the coupling of discontinuous Galerkin approximation to the Vlasov equation and several finite element (conforming, non-conforming and mixed) approximations for the Poisson problem. We show optimal error estimates for the all proposed methods in the case of smooth compactly supported initial data. The issue of energy conservation is also analyzed for some of the methods.

Nash equilibrium strategies in discrete-time finite-horizon dynamic games with risk-and effort-averse players

The objective of this paper is to re-examine the risk-and effort attitude in the context of strategic dynamic interactions stated as a discrete-time finite-horizon Nash game. The analysis is based on the assumption that players are endogenously risk-and effort-averse. Each player is characterized by distinct risk-and effort-aversion types that are unknown to his opponent. The goal of the game is the optimal risk-and effort-sharing between the players. It generally depends on the individual strategies adopted and, implicitly, on the the players' types or characteristics.

Haar wavelets-based approach for quantifying credit portfolio losses

This paper proposes a new methodology to compute Value at Risk (VaR) for quantifying losses in credit portfolios. We approximate the cumulative distribution of the loss function by a finite combination of Haar wavelet basis functions and calculate the coefficients of the approximation by inverting its Laplace transform. The Wavelet Approximation (WA) method is specially suitable for non-smooth distributions, often arising in small or concentrated portfolios, when the hypothesis of the Basel II formulas are violated. To test the methodology we consider the Vasicek one-factor portfolio credit loss model as our model framework. WA is an accurate, robust and fast method, allowing to estimate VaR much more quickly than with a Monte Carlo (MC) method at the same level of accuracy and reliability.